Question

5．某化學(xué)興趣小組擬用實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬呼吸面具中過氧化鈉吸收二氧化碳、水蒸氣產(chǎn)生氧氣的過程．設(shè)計(jì)了如圖1所示裝置．
請你參與該興趣小組進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和研究，并回答有關(guān)問題．
實(shí)驗(yàn)探究Ⅰ：該興趣小組用112mL（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的體積）水蒸氣和二氧化碳的混合氣體（兩者體積之比為3：2），緩緩地通過裝有0.78g過氧化鈉的玻璃管，充分反應(yīng)．
為了證明水蒸氣已被過氧化鈉完全吸收，上圖1中試劑X為無水硫酸銅．理論上可收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣56 mL．
小組成員發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)所測得收集的氧氣的體積明顯小于理論值．他們討論后認(rèn)為，可能是副反應(yīng)等因素影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果．查閱資料獲悉：過氧化鈉與水反應(yīng)時(shí)會(huì)發(fā)生的副反應(yīng)為  Na₂O₂+2H₂O═2NaOH+H₂O₂．
實(shí)驗(yàn)探究Ⅱ：為了探究副反應(yīng)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，他們?nèi)〕龇磻?yīng)后乙中玻璃管里的殘留物，迅速放入裝有足量水和適量二氧化錳的錐形瓶中，并微熱至t₁s．然后立刻向混合物中滴加稀鹽酸直至過量，得出了氧氣和二氧化碳兩種氣體的體積V，（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系曲線，如圖2．
向錐形瓶中加入適量二氧化錳，目的是加快過氧化氫的分解．
氧氣體積與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系的曲線是圖中Ⅰ（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）．從t₁s滴入稀鹽酸后，至t₂s時(shí)才開始產(chǎn)生氣體的主要原因是HCl+NaOH=NaCl+H₂O，HCl+Na₂CO₃=NaHCO₃+NaCl．
考慮上述副反應(yīng)的影響，根據(jù)以上探究，實(shí)驗(yàn)裝置乙中收集到的V（O₂）=33.6mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），同時(shí)裝置乙中生成的n（H₂O₂）=0.002mol．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)探究Ⅰ：證明水蒸氣存在的檢驗(yàn)方法是利用氣體通過無水硫酸銅檢驗(yàn)；112mL（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的體積）水蒸氣和二氧化碳的混合氣體物質(zhì)的量n=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，（兩者體積之比為3：2），水蒸氣和二氧化碳與過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣，反應(yīng)定量關(guān)系可知，每2mol過氧化鈉和水蒸氣、二氧化碳反應(yīng)都是生成1mol氧氣，據(jù)此計(jì)算；
實(shí)驗(yàn)探究Ⅱ：過氧化鈉與水反應(yīng)時(shí)會(huì)發(fā)生的副反應(yīng)為  Na₂O₂+2H₂O═2NaOH+H₂O₂．取出反應(yīng)后乙中玻璃管里的殘留物，迅速放入裝有足量水和適量二氧化錳的錐形瓶中，向錐形瓶中加入適量二氧化錳，會(huì)催化過氧化氫分解生成水和氧氣，112mL（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的體積）水蒸氣和二氧化碳的混合氣體物質(zhì)的量n=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，（兩者體積之比為3：2），水蒸氣物質(zhì)的量n（H₂O）=0.005mol×$\frac{3}{5}$=0.003mol，二氧化碳物質(zhì)的量n（CO₂）=0.005mol×$\frac{2}{5}$=0.002mol，0.78g過氧化鈉物質(zhì)的量n（Na₂O₂）=$\frac{0.78g}{78g/mol}$=0.01mol，取出反應(yīng)后乙中玻璃管里的殘留物，迅速放入裝有足量水和適量二氧化錳的錐形瓶中，并微熱至t₁s，圖象中此時(shí)生成氧氣為78.4ml為氧氣，二氧化碳和水蒸氣全部反應(yīng)生成的氧氣應(yīng)為0.005mol×$\frac{1}{2}$×22.4L/mol=0.056L=56ml，多余的氧氣78.4ml-56ml=22.4ml，是副反應(yīng)生成的過氧化氫在二氧化錳作用下生成的氧氣，2H₂O₂=2H₂O+O₂，計(jì)算得到生成的過氧化氫物質(zhì)的量為0.002mol，然后立刻向混合物中滴加稀鹽酸直至過量，稀鹽酸和生成的氫氧化鈉和碳酸鈉反應(yīng)，加入至過量生成二氧化碳?xì)怏w物質(zhì)的量=$\frac{0.0448L}{22.4L/mol}$=0.002mol，據(jù)此分析計(jì)算．

解答 解：實(shí)驗(yàn)探究Ⅰ：證明水蒸氣存在的檢驗(yàn)方法是利用氣體通過無水硫酸銅檢驗(yàn)；112mL（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的體積）水蒸氣和二氧化碳的混合氣體物質(zhì)的量n=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，（兩者體積之比為3：2），水蒸氣和二氧化碳與過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO3+O2，反應(yīng)定量關(guān)系可知，每2mol過氧化鈉和水蒸氣、二氧化碳反應(yīng)都是生成1mol氧氣，0.005mol混合氣體理論上可收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣0.0025mol，體積為0.0025mol×22.4L/mol=0.056L=56ml，
故答案為：無水硫酸銅；56；
實(shí)驗(yàn)探究Ⅱ：112mL（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的體積）水蒸氣和二氧化碳的混合氣體物質(zhì)的量n=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，（兩者體積之比為3：2），水蒸氣物質(zhì)的量n（H₂O）=0.005mol×$\frac{3}{5}$=0.003mol，二氧化碳物質(zhì)的量n（CO₂）=0.005mol×$\frac{2}{5}$=0.002mol，0.78g過氧化鈉物質(zhì)的量n（Na₂O₂）=$\frac{0.78g}{78g/mol}$=0.01mol，
取出反應(yīng)后乙中玻璃管里的殘留物，迅速放入裝有足量水和適量二氧化錳的錐形瓶中，并微熱至t₁s，二氧化錳會(huì)催化過氧化氫分解生成水和氧氣，圖象中此時(shí)生成氧氣為78.4ml為氧氣，氧氣體積與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系的曲線是圖中Ⅰ，
二氧化碳和水蒸氣全部反應(yīng)生成的氧氣應(yīng)為0.005mol×$\frac{1}{2}$×22.4L/mol=0.056L=56ml，多余的氧氣78.4ml-56ml=22.4ml，是副反應(yīng)生成的過氧化氫在二氧化錳作用下生成的氧氣，2H₂O₂=2H₂O+O₂，過氧化鈉與水反應(yīng)時(shí)會(huì)發(fā)生的副反應(yīng)為  Na₂O₂+2H₂O═2NaOH+H₂O₂．計(jì)算得到生成的過氧化氫物質(zhì)的量為0.002mol，然后立刻向混合物中滴加稀鹽酸直至過量，稀鹽酸和生成的氫氧化鈉和碳酸鈉反應(yīng)，開始無氣體隨后生成二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O，HCl+Na₂CO₃=NaHCO₃+NaCl，加入至過量生成二氧化碳?xì)怏w物質(zhì)的量=$\frac{0.0448L}{22.4L/mol}$=0.002mol，考慮上述副反應(yīng)的影響，根據(jù)以上探究，實(shí)驗(yàn)裝置乙中收集到的V（O₂）=56ml-22.4ml=33.6ml，同時(shí)裝置乙中生成的n（H₂O₂）=0.002mol，
故答案為：加快過氧化氫的分解；Ⅰ；HCl+NaOH=NaCl+H₂O，HCl+Na₂CO₃=NaHCO₃+NaCl；33.6；0.002．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)探究和實(shí)驗(yàn)過程分析判斷，主要是過氧化鈉和二氧化碳、水蒸氣反應(yīng)過程中生成過氧化氫的副反應(yīng)對過程的影響，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．